Algunos materiales utilizados en aplicaciones aeroespaciales, como los polímeros, pueden degradarse y erosionarse con la exposición prolongada al oxígeno atómico. Radiación ultravioleta, y ciclos de temperaturas extremas en el espacio exterior. También, porque las naves espaciales en órbita, como la Estación Espacial Internacional, viajan aproximadamente a 18, 000 millas por hora, Los micrometeoroides y otros desechos espaciales plantean serias amenazas a la integridad de las estructuras espaciales ligeras compuestas por polímeros y sus compuestos.

La introducción de materiales autorreparables que incorporen nanopartículas y micropartículas especialmente diseñadas podría proporcionar una solución más duradera para las estructuras espaciales. Varios laboratorios de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign trabajaron juntos para enfrentar este desafío, y por primera vez envió materiales de autocuración a la órbita para su análisis en el Laboratorio Nacional de la ISS.

"Los materiales que utilizamos son nanocompuestos novedosos, a base de una matriz de polidiciclopentadieno termoendurecible (pDCPD) mezclada con componentes autorreparables, que se puede curar en cuestión de minutos a horas en comparación con los polímeros termoendurecibles tradicionales que tardan días en curarse dentro de un autoclave. También, Estos nuevos materiales basados ​​en pDCPD son aptos para técnicas de fabricación aditiva con el potencial de una rápida fabricación o reparación de piezas justo donde están en el espacio. "dijo Debashish Das, becario postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UIUC.

Los profesores Nancy Sottos e Ioannis Chasiotis son financiados por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y el Laboratorio Nacional de la ISS para desarrollar muestras que se montarían en tres direcciones diferentes en la ISS. porque cada lado de la ISS está expuesto a condiciones con diferentes cantidades de radiación ultravioleta y oxígeno atómico:ram, en la dirección de viaje; despertar en la dirección de seguimiento; y cenit, de espaldas a la tierra.

Debido al alto costo de realizar experimentos en el espacio, cada muestra tenía que tener aproximadamente el tamaño del borrador de un lápiz. En todo, Se fijaron 27 muestras en tres placas, cada uno es de una pulgada cuadrada. Una ventana sobre cada muestra permite la exposición al entorno espacial.

El estudiante de posgrado en aeroespacial Eric Alpine y el cuerpo docente de AE ​​Michael Lembeck utilizaron sus instalaciones en el Laboratorio Talbot para determinar el contenido volátil en las muestras que se expondrán al espacio. Las muestras se hornearon a alto vacío a 176 grados Fahrenheit durante 24 horas para simular condiciones espaciales aceleradas. La pérdida de masa de todas las muestras se mantuvo dentro del límite aceptable permitido por la NASA.

Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales estudiante Kelly Chang y becario postdoctoral Mayank Garg, en el Grupo de Sistemas Autónomos de Materiales del Instituto Beckman, desarrolló las estrategias de autocuración y fabricó todas las muestras.

"Basado en un experimento anterior en la EEI realizado por el grupo del profesor Chasiotis, sabemos que la inclusión de nanopartículas de vidrio en todas las muestras mejorará la resistencia a la erosión, "Dijo Chang." En el grupo de la profesora Nancy Sottos, hemos estado experimentando con un mecanismo más activo para resistir el daño de la erosión. Incorporamos microcápsulas, que contienen materiales activos que se activan cuando el oxígeno atómico en el espacio rompe las cápsulas y permite que el núcleo líquido de estas cápsulas reaccione ".

Chang dijo que también hay muestras que no contienen las cápsulas y estas muestras actuarán como controles para experimentos posteriores. Las muestras también contienen epoxi estándar de grado aeroespacial para comparación.

Das dijo que si estos polímeros autorreparables tienen éxito en el espacio, podría ser una gran ventaja para la fabricación en el espacio ultraterrestre. "Ese es un objetivo a largo plazo, " él dijo, "para ser fabricado en el espacio".

Garg agregado, "Si nuestra hipótesis de que estos nuevos materiales resisten la erosión durante un período más largo en comparación con los materiales a base de epoxi se mantiene, entonces tendremos una alternativa a los mercados espaciales dominados por epoxi, así como aplicaciones terrestres ".